头道白杨沟水库古河槽处理方案设计朱新英【摘 要】古河槽在本地区水库枢纽坝址处属首次发现.通过对头道白杨沟水库古河 槽的的发现、勘察、处理方案设计比选的介绍,为今后类似工程地质问题的勘察与 设计提供参考.％It's the first discovery of buried channel in local reservoir dam site. Discovery, survey and se-lection of treatment scheme of buried channel at Toudao Baiyanggou reservoir is introduced for refer-ence.【期刊名称】《大坝与安全》年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P66-69) 【关键词】 古河槽;勘察;渗漏;处理方案;钢筋混凝土防渗面板【作 者】 朱新英【作者单位】 新疆哈密地区水利水电勘测设计院,新疆哈密,839000【正文语种】 中 文【中图分类】 TV226.21 工程概况头道白杨沟水库位于哈密巴里坤县莫钦乌拉山北坡头道白杨沟流域，水库总库容421万m3水库为IV等小(1)型工程，多年调节水库。
水库枢纽主要由沥青混凝土心墙坝、右岸侧槽溢洪道、左岸导流、放水隧洞+涵洞、古河槽防渗段等组成 水库最大坝高79.8 m，属于典型的小库高坝笔者主要就工程中古河槽的发现、勘察、处理方案设计进行介绍2 工程中古河槽的发现与勘察2.1 古河槽成因古河槽是由于构造运动，原河段地面抬升或降落，从而使河道发生了改变，原河道 废弃形成了古河槽古河槽河床往往伴生砂卵石沉积，垂直剖面为底部颗粒粗、上 部颗粒细，纵剖面为上游颗粒粗、下游颗粒细新疆古河槽主要为地面古河槽和埋 藏古河槽，地面古河槽可从地貌上明显看出其形态和沉积物性状，埋藏古河槽一般 位于阶地以下，不能明显地看出其形态和沉积物性状古河槽对水利工程产生的主 要影响是绕坝渗漏问题2.2 古河槽的发现与勘察头道白杨沟水库坝址区域位于莫钦乌拉山北坡低中山地带，河谷类型为“U”型谷，由于地壳抬升，沿河发育2级河流阶地现代河床为第四系冲、洪积物沉积工 程区地层主要由泥盆系地层、石炭系地层和第四系地层组成工程区新构造运动表 现形式近代以大面积的差异性升降运动为主，形成了本区一、二、三级阶地头道白杨沟水库坝址上游130 m左库岸段的古河槽，在本地区水库枢纽坝址中属首次发现。
前期勘察中未发现，后随着工程勘察工作的深入，该古河槽逐渐被发现 通过现场勘查，发现在库区上游左岸皿级阶地堆积厚层洪积卵砾石，阶地与河床高 差约50.0 m，左岸山坡底宽约70.0 m，上口宽约160.0 m，表层卵砾石堆积， 勘察判定为古河槽追踪调查发现古河槽于下游800.00 m处汇入主河道为了进一步探明古河槽形态特征、埋藏深度、物质组成等各项工程地质条件，笔者在古河槽段布置了一定量的勘探工作，主要为：(1)钻孔：古河槽段共布置钻孔9眼，其中沿皿级阶地布置钻孔4个、在阶地面 布置钻孔3个、古河槽下游布置钻孔2个2)探坑：在古河槽进口皿级阶地阶面不同位置、高程处布置探坑8个，深3.0~5.0 m3 )探槽：在古河槽进口皿级阶地阶面，沿坡面布置纵、横探槽70 m，探槽深 2.0~5.0 m 4 )现场试验：在古河槽进口处不同位置，开展现场容重试验4组、注水试验4 组、颗分4组2.3 古河槽堆积物特性及工程地质问题本工程古河槽阶地堆积物表层为0.5 ~ 1.0 m厚土夹砾石，下部主要由卵砾石组成， 杂色，密实，卵砾石磨圆度较差，多为次棱角状，地层年代为第四系中更新统(Q2PL),洪积为主，最大颗粒直径40 cm。
古河槽下伏基岩主要为泥盆系下- 中统莫钦乌拉群头道白杨组第一亚组(D1-2ta)黑绿色、深绿色凝灰岩、晶屑-岩屑 凝灰岩坝基岩体强风化带厚4.00 ~ 6.00 m，弱风化层埋深在基岩界面以下 18.00-22.00 m，呈镶嵌状结构，岩体工程地质分类AIII2~AIII1类以下为微 风化带，岩体完整，呈次块状结构，岩体工程地质分类AIII1类古河槽组成物质均以第四系中更新统(Q2PL )卵、砾石土为主，该层渗透性好 根据现场容重、注水、颗分试验，阶地堆积卵砾石2.5 m埋深以下干容重2.10 ~ 2.12 g/cm3 ，相对密度 0.72-0.75，密实度较好，不均匀系数为28.5-111.7， 曲率系数为2.1 ~ 5.8，渗透系数为4.0x10-2cm，属强透水层允许坡降J允 =0.113，属管涌型渗透变形型式根据钻孔资料，下伏基岩弱透水上带q<10 Lu 埋深在基岩界面4.00 ~ 12.00 m ；弱透水中带qv5 Lu埋深在基岩界面9.0 ~ 22.40 m以下因此，古河槽主要工程地质问题就是渗漏及渗透稳定问题，应进 行必要的防渗处理3 古河槽处理方案比选 针对水库上游左库岸古河槽存在的绕坝渗漏问题，初步选择了三种防渗处理方案进 行比选。
方案一：槽孔混凝土防渗墙方案在左库岸皿级阶地古河槽处设置槽孔混凝土防渗 墙防渗，混凝土防渗墙长181.9 m，最大槽孔深度59.5 m混凝土防渗墙厚1.0 m， 底部嵌入古河槽基岩以下1 m，混凝土标号为C20W8对混凝土防渗墙底部基岩 进行单排帷幕灌浆，帷幕灌浆孔距1 m，灌浆深度深入基岩透水率为v 5 Lu区域 混凝土防渗墙与防渗帷幕组成连续的防渗体混凝土防渗墙方案估算建筑投资为2 292.11万元方案二：钢筋混凝土防渗面板方案在左库岸古河槽进口皿级阶面处采用钢筋混凝 土面板防渗，防渗面板段长190.5 m，趾板长300 m，上游阶地面岸坡削至 1:1.6坡面采用厚30 cm无砂混凝土垫层，垫层上采用40 cm厚整体式钢筋混 凝土防渗面板，面板混凝土标号C30W1OF300将趾板基础置于弱风化岩基上， 趾板采用平趾板，趾板宽度为6 m，厚度为0.6 m，趾板混凝土标号 C30W1OF300对趾板基础弱风化基岩进行固结灌浆和帷幕灌浆，固结灌浆孔布 置两排，孑L距2 m、排距为3 m，固结灌浆深度为10 m帷幕灌浆为2排，孑= 排距均为2 m，帷幕灌浆深度伸入基岩透水率v 5 Lu区域。
坡面钢筋混凝土面板 与防渗帷幕组成连续的防渗体钢筋混凝土面板防渗方案建筑工程投资为2 500.16万元方案三：复合土工膜斜墙防渗方案在左库岸古河槽进口皿级阶面处采复合土工膜 斜墙防渗，复合土工膜斜墙防渗段长218 m上游阶地面岸坡削至1:2.75,坡面 铺设厚30 cm细砂砾料下垫层，垫层上铺设复合土工膜（300 g/m2、0.8 mm PE、300 g/m2 ），防渗膜上铺设厚5 cm水泥砂浆上垫层，上垫层上浇筑厚25 cm、3 mx3 m的C25W6F300混凝土防浪护坡趾墩设置在面板与岸坡的弱风 化基岩上，类似于趾板土工膜底部与趾墩用螺栓锚接趾墩上布置固结灌浆2 排，排距3 m、孑L距3 m，固结灌浆深10 m，帷幕灌浆2排，孑X排距均为2 m , 帷幕灌浆深度伸入基岩透水率V 5 Lu区域坡面土工膜与防渗帷幕组成连续的防 渗体古河槽段复合土工膜斜墙防渗方案建筑工程投资为2 761.43万元图1头道白杨沟水库坝轴线地质剖面图Fig.1 Geological profile of dam axis of Toudao Baiyanggou reservoir通过对古河槽三种处理方案从工程布置、施工条件、防渗性能、对当地气候适应能 力、运行维护、工程投资等方面进行综合比较，方案一槽孔混凝土防渗墙方案，由 于古河槽覆盖层最大埋深为59.5 m，防渗墙施工难度较大，且埋藏式古河槽底部 可能会存在大的漂卵石，槽孔混凝土防渗墙的防渗效果不能保证，一旦出现渗漏， 追查和检修困难。
方案二混凝土面板防渗方案，采用钢筋混凝土面板防渗方案，施 工速度快、技术简单，防渗体位于表面，表面裂缝易于直观发现，处理检修方便 方案三复合土工膜斜墙防渗方案，从近些年本地区施工的土工膜坝经验来说，第一， 土工膜坝主要为中、低坝，本工程古河槽段最大坝高为68.6 m，接近于高坝，目 前高坝采用复合土工膜坝斜墙防渗很少，安全性、可行性需要专门的论证；第二， 施工过程中对于施工人员、机械、工具对土工膜的破坏难以控制，一旦出现渗漏后， 发现和维修十分困难；第三，上游坡度较缓，工程开挖量较大，工程投资较大通 过综合考虑，在投资变化不大的情况下，选择施工质量有保证、后期检修方便的方 案，因此本工程选择钢筋混凝土面板防渗方案为选定方案4 处理方案设计 选定的钢筋混凝土面板防渗方案，将古河槽沉积物看作坝体，按面板坝设计理念进 行防渗处理4.1 剖面设计古河槽段坝顶宽度10 m，坝顶上游设2.4 m高的C25F300W8钢筋混凝土防浪 墙参照 SL 228-98《混凝土面板堆石坝设计规范》的规定及古河槽的地质情况， 将上游坝按1:1.6削坡至趾板高程在坡面上铺设30 cm厚无砂混凝土排水垫层， 排水垫层上浇筑40 cm厚C30F300W10整体式钢筋混凝土防渗面板。
为了防止 死水位以下趾板周边缝张开、面板裂缝，在死水位以下趾板及面板上铺设铺盖防渗 补强区，采用粉土、粉细砂填筑，起到淤堵裂缝、实现自愈的作用铺盖上设置盖 重区，上部水平宽度3 m,坡度1:2.5,料源为爆破石渣料详见图24.2 防渗面板设计防渗面板厚度根据计算结果,结合本地区已建面板坝工程经验,且考虑施工方便等原因，确定防渗面板为40 cm等厚、12 m宽的C30F300W10钢筋混凝土整体式 面板面板配筋采用单层双向配筋,配筋率各向均为0.5% ,在周边缝和垂直缝 (压性缝)侧面设置挤压钢筋图2头道白杨沟水库古河槽处理典型剖面图Fig.2 Treatment profile of buried channel at Toudao Baiyanggou reservoir4.3 趾板设计趾板基础坐落在古河槽下伏基岩弱风化层上，趾板线长300 m，趾板采用平趾板 趾板宽度按允许水力梯度确定,且满足灌浆孔布置的要求确定趾板宽度为 6 m, 厚度为0.6 m，趾板混凝土标号C25F300W8趾板钢筋布置在顶层，单层双向配 筋,各向配筋率0.4%,在周边缝侧的趾板混凝土中设抗挤压钢筋趾板用锚杆锚 固在基岩上，锚杆直径*25 mm，深入基岩锚固深度4m,孑X排距均为1.5 m , 呈梅花形布置。
4.4 接缝与止水设计4.4.1 周边缝面板和趾板之间的周边缝设置顶、底两道止水，缝宽20 mm，缝内采用L-1600 型高压闭孑板作为填缝材料顶部柔性填缝止水预留梯形断面凹槽,上口宽80 mm ,下口宽60 mm ,深80 mm ,采用弹性聚氨酯填塞底部止水采用F形紫 铜片止水，铜止水底部设置宽60 cm ( 300 g/m2 )无纺布4.4.2 面板间垂直缝 整体式钢筋混凝土面板板间垂直缝采用硬缝结构，缝间采用 2 mm 沥青油毡隔缝设置顶、底两道止水，顶部柔性填缝止水预留梯形断面凹槽，上口宽80 mm,下 口宽60 mm，深80 mm，采用弹性聚氨酯填塞底部止水采用W形紫铜片止水， 铜止水底部设置宽60 cm( 300 g/m2 )无纺布4.4.3 面板与防浪墙间水平缝缝宽20 mm，缝内采用L-1600型高压闭孑L板作为填缝材料设置顶、底两道止 水，类型同面板间垂直缝4.4.4 趾板伸缩缝采用硬缝结构，缝间采用2 mm沥青油毡隔缝设置顶、中两道止水，顶部柔性 填缝止水同面板间垂直缝，中部止水采用W形紫铜片止水4.5 其他细部设计4.5.1 排水设计 考虑古河槽纵向基岩埋深不能确定，面板和板缝渗漏水可能会存积在古河槽内无法 排出。
水位变动时，古河槽内的水会对面板产生反向水压力因此在死水位高程处 坡面无砂混凝土下设置DN200镀锌排水钢管，排水管通过导流隧洞边壁通往下游 坝后4.5.2 主坝与古河槽段防渗体连接设计 古河槽段趾板与主坝连接处山体较单薄，为了使趾板与主坝沥青混凝土心墙防渗体 形成完整的封闭体，清除山体强风化基岩后浇筑C25F300W8混凝土连接体连 接体最大高度8.2 m，沥青混凝土心墙接触面坡度为1:0.36,下部与沥青心墙灌 浆盖板连接，古河槽段与趾板相连连接体同趾板、灌浆盖板伸缩缝设置紫铜片止 水4.6 基础处理 古河槽趾板防渗帷幕、坡面防渗面板、主坝沥青混凝土心墙及底部防渗帷幕共同形 成一道完整的防渗体趾板线选择在古河槽开口处，根据地质钻孔初步确定趾板基 础的位置，施工中根据古河槽削坡开挖情况，二次定线确定趾板基础的位置趾板 基础坐落在古河槽下伏基岩弱风化层上为了提高趾板基础岩石的完整性及趾板与 基岩接触面的抗渗能力，对趾板进行固结灌浆处理固结灌浆孔布置2排，孔距2m、排距3 m，固结灌浆深度为10 m帷幕灌浆设置2排，孑X排距均为2 m , 帷幕灌浆深度伸入基岩透水率v 5 Lu区域5 结语目前新疆的古河槽处理，多采用坡面贴防渗面板和槽孑混凝土防渗墙这两种方案。
各工程的古河槽处理方案可参考本工程古河槽的地质条件、工程要求、施工水平， 因地适宜地选择可行有效的处理方案参考文献：[1] 蒋国澄，傅志安,凤家骥•混凝土面板堆石坝工程[M].武汉：湖北科技出版社，1977.[2] 陈晓，杨文鹏,王旭红•古河槽工程地质问题的勘察研究及处理J].四川地质学报， 2011,31:44-46，。